A highly reproducible model for myocardial infarction in mice with minimal invasive manipulations is described. The model can be easily performed, resulting in a high reproducibility and survival rate. Thus, the described model will reduce the number of required animals as requested by the 3R principle (Replacement, Refinement and Reduction).
Hjärtinfarkt är fortfarande den vanligaste dödsorsaken i västvärlden, trots betydande framsteg i stentutvecklingsområdet under de senaste decennierna. För förtydligande av de underliggande mekanismerna och utveckling av nya behandlingsstrategier, tillgången till giltiga djurmodeller är obligatoriska. Eftersom vi behöver nya insikter pathomechanisms av hjärt- och kärlsjukdomar enligt in vivo förhållanden för att bekämpa hjärtinfarkt, är giltigheten av djurmodellen en viktig aspekt. Men skyddet av djur är mycket relevant i detta sammanhang. Därför etablerar vi en minimalinvasiv och enkel modell av hjärtinfarkt hos möss, vilket garanterar en hög reproducerbarhet och överlevnad av djur. Således detta modeller uppfyller kraven enligt 3R-principen (Replacement, förbättring och inskränkning) för djurförsök och försäkra vetenskapliga uppgifter som behövs för att vidareutveckla av terapeutiska strategier för cardiovascular sjukdomar.
Hjärtinfarkt är en av de främsta dödsorsakerna i industrialiserade länder. Trots obestridliga framsteg av diagnostiska och terapeutiska metoder, hjärt- och kärlsjukdomar är fortfarande den största dödsorsaken. Med tanke på den förbättrade livslängden och livsrelaterade risker, är en kontinuerlig ökning i förekomsten av hjärt- och kärlsjukdomar förväntas i framtiden. Därför finns det ett stort behov av att etablera och validera nya metoder för behandling av hjärt- och kärlsjukdomar. Informationen om humanstudier lider av sina begränsningar, dessa studier är i allmänhet otillräckliga för att förklara och förstå de mekanismer på molekylär nivå, att inte kunna ge lösningar på dessa stora hälsoproblem.
Dessutom har grundforskningen varit begränsad på grund av komplexitet och svårigheter att reproducera mekanismerna för hjärt-kärlsjukdom i laboratoriet. Därför, för att öka vår kunskap om patofysiologi hjärtvaskulära sjukdomar är det avgörande för att validera djurmodeller 1,2. Men för att identifiera alla kaskader av molekylära händelser som är involverade i läkningen efter hjärtinfarkt, analys vid olika tidpunkter är nödvändigt, vilket leder till ett stort antal djur experiment.
Hjärtinfarkt experiment utförs ofta med hjälp av djurmodeller. Induktion hjärtinfarkt hos smådjur 3-11 är den mest lämpliga och effektiva modell som används för att undersöka cellulära och molekylära händelser än stora djurmodeller. Dessutom presenterar inga andra arter tillgången av transgena eller knockout stammar som möss 12. Dessa musmodeller är mycket användbara i andra sjukdomar, inklusive kardiovaskulära sjukdomar (såsom ateroskleros, i stent restenos) 13,14. Dessutom, den låga graviditetsperioden och det stora antalet avkommor kvalificera musmodeller som mest attraktivt system för att studera molekylära mekanismer för myokardial Infarction 12.
Ändå räknar storleken på hjärtat hos möss hög precision för manipulation under mikro. Undervisning sådana kvalificerade och kompetenta kirurgi personal är en tidskrävande och arbetsintensiv process. Därför har vi här lägga fram en detaljerad mikroförfarande, inklusive tips och tricks för att vägleda medarbetare även med genomsnittliga kvalifikationer, till exempel studenter eller tekniker för att utföra komplexa hjärtinfarkt modell hos möss.
Initialt intubation utförs med hjälp av en kort kanyl utan att använda trakeotomi. Bröst snittet ligger i det interkostala område, undvikande av skada av ribbor eller / och omgivande vävnad. Detta delsteg är mycket relevant för att säkerställa snabb återhämtning och läkning 15. Ligaturen är tillverkad avvikelsen för kronisk ischemi och ischemi / reperfusion-modeller, för en hög överlevnad och samtidigt bibehålla en betydande infarktens storlek. Vår erfarenhet visar that använder silkessutur garanterar en högre reproducerbarhet jämfört med Cryo-skador 16.
Sammanfattningsvis är den här beskrivna metoden tillämpas i både kronisk ischemi och ischemi / reperfusion-modeller i små djur. De tips och tricks som presenteras i detta förfarande är tänkta att göra det möjligt för personal med ens låg eller genomsnittlig kvalifikationer för att tillämpa den i små djurmodeller.
Under förfarandet, finns det några viktiga punkter bör noteras: den intubation, den öppna brösthålan och LAD ligatur. Den första kritiska steget är intubering av djuret innan experiements. Många grupper använder ett vertikalt stöd för fixering av mus och en ljuskälla för att sätta in kanylen direkt in i luftstrupen. Denna metod har osäkerheten om korrekt införande av kanylen i luftstrupen och är den mest benägna att misslyckas av nybörjare. Göra ett litet snitt, kan kontrolleras positionen för kanylen under hela manövern, vilket minskar standardhastigheten. Dessutom är trakeotomi träffas, vilket minskar komplikationer och minska tiden för operationen.
Nästa kritiska steget är öppningen av brösthålan. Median sternotomi utgör en högrisk manöver fördröja återhämtningen av djuren. Den laterala vänster snitt innebär styckning av 2-3 ribbor 15 </sup>, leder till bristande återhämtning och ökad dödlighet. Vi använde i modellen liten, diskret snitt mellan revbenen erbjuder minimal belastning. Djuren återhämta sig mycket snabbt efter operationen och inte förekommer fel eller störd läkning. Den nedre mellankust utrymme tas som en referenspunkt. Med tanke på detta, korrekt och differentierad tillgång till ligatur plats för kronisk och ischemi / reperfusion modell, inte ger anledning till allvarliga problem.
Ligaturen själv representerar den mest kritiska steget. Den vänstra nedåtgående kransartären är svårt att synliggöras, och ofta behöver bindas utan utsikt. Därför är vissa anatomiska referenspunkter påpekade att hjälpa kirurgen att utföra rätt ligering. För kronisk infarkt modellen, är ligaturen placerad i mitten av den ventrala sidan av hjärtat, mellan öronmusslan och spetsen, ovanför slutet på den stora främre ven (Figur 2B). Verkningsgraden kan Controfylld genom att visualisera förekomsten av den grå färgen i de drabbade områdena. Om infarktområdet visas främre och omfattar inte den bakre väggen, kan en ny sutur placeras till vänster om den första sutur. Huvudroten av LAD alltid är synlig under öronmusslan 18, och därför inte medför allvarliga problem i avslöjande av denna del. Men presenterar ytteröra den stora risken för blödning och måste hanteras varsamt.
Förfarandet begränsas av förekomsten av lämplig utrustning. En ventilator och lämplig anestesisystem för små djur är dyra och kräver anslutningar till gas och ventilationssystem i rummet. Vidare är nödvändigt under den första veckan en noggrann övervakning av djuren efter förfarande för att upptäcka eventuell klinisk. För att undersöka hjärtfunktionen under försöket, är högupplösta ultraljud, komplexa Langendorf perfusion-systemet, eller små intraventrikulära mätningar kateter krävs, invOlving höga kostnader och ytterligare kompetens.
Med tanke på hjärtinfarkt, det finns inga alternativa metoder finns för att återge komplicerade händelserna in vitro. Beroende på plats av intresse, ger ex vivo perfusion av ett isolerat hjärta i Langendorff systeminformation om kontraktilitet, hjärtfunktion och myokardviabilitet som svar på olika stimuli eller droger. Men utesluter det alla störningar av blodkomponenter och immunsystemet, och det är inte indicerat för långtidsstudier av ombyggnad och läkning efter hjärtinfarkt.
Efter att ha utfört hjärtinfarkt förfarandet, kan alla andra funktionsanalys utföras, som intraventrikulär tryckmätningar, ultraljud (litet djur ultraljudssystem) eller isoleras hjärta Langendorff-perfusion. Dessutom kan utföras alla biologiska och molekylär analys för att identifiera celler, proteiner, mRNA, mikroRNA, GEnes eller andra biomarkörer, som kan användas som terapeutiska mål för att utveckla nya behandlingsstrategier för hjärtinfarkt.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Interdisciplinary Centre for Clinical Research IZKF Aachen (junior research group to E.A.L.) within the faculty of Medicine at RWTH Aachen University. We are grateful Dr. Rusu and Ashley Christina Vourakis for critical review of the manuscript and Mrs. Roya Soltan for the professional help with immunohistochemistry staining.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Stereomicroscope | Olympus | SZ/X9 | |
Mouse ventilator | Harvard Apparatus | 730043 | Model Minient 845 |
Dual Anesthesia System (Tabletop Version) | Harvard Apparatus | Selfcontained isofluranebased anesthesia unit for use on lab tables, with a compact 8" x 11" footprint. | |
Intubation cannula | Harvard Apparatus | 732737 | |
Forceps | FST, Germany | 9119700 | standard tip curved 0.17 mm x 0.1 mm |
Scissors | FST, Germany | 9146011 | straight |
Vannas scissor | Aesculap, Germany | OC 498 R | |
Retractors | FST, Germany | 1820010 | 2.5mm wide |
Retractors | FST, Germany | 1820011 | 5mm wide |
Wire handles | FST, Germany | 1820005 | 10cm |
Wire handles | FST, Germany | 1820006 | 14cm |
Ketamine 10% | CEVA, Germany | ||
Xylazine 2% | Medistar, Germany | ||
Bepanthene eye and nose cream | Bayer, Germany | ||
Silicon tube | IFK Isofluor, Germany | custommade product | diameter 500µm |
section thickness 100 µm | |||
polytetrafluorethylene catheter | |||
PROLENE Suture 6/0 | ETHICON | 8707H | polypropylene monofilament suture, unresorbable, needle CC1, 13mm, 3/8 Circle |
7/0 Silk | Seraflex | IC 1005171Z | |
Ultrasound | Vevo, Canada | 770 Vevo |